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目前,稠油开采以蒸汽吞吐、蒸汽驱为主,但存在采收率低、开采成本高的问题。在稀油注气开采中,廉价空气注入油藏后,氧和原油实现低温氧化从而提高采收率技术逐渐受到重视,但注空气低温氧化技术直接用于稠油开采尚未见报道。本论文以粘度较小的现河稠油和粘度较大的河南稠油为原料,考察空气低温氧化、水热裂解和低温氧化.水热裂解复合反应对两种稠油粘度及基本性质的影响,探讨稠油复合反应降粘的机理。
首先,对两种稠油的低温氧化特性进行了研究,结果发现:经空气在80—150℃低温氧化后,两种稠油含氧量、酸值、粘度增大;饱和分、沥青质含量增加,胶质含量减少,芳香分含量基本不变。
其次,对两种稠油180℃条件下的催化水热裂解反应进行了研究,考察了C1、C2、C3、C4四种催化剂和助剂NaOI-1对水热裂解反应的影响。结果表明:催化水热裂解后两种稠油脱水粘度降低,其中以C4催化效果最好;与空白催化相比,添加助剂碱NaOH后稠油降粘率有较大提高。但是从两种脱水后稠油的降粘效果来看,降粘率只有30.00％,说明在180℃较低的温度下,稠油的降粘效果并不显著。
最后,以C4为催化剂、NaOH为助剂,在低温氧化温度100℃、水热裂解温度180℃条件下考察了低温氧化.水热裂解复合反应对两种稠油降粘效果的影响。结果发现:河南稠油对低温氧化-水热裂解复合反应降粘的敏感性较好,其胶质、沥青质含量减少,饱和分、芳香分含量增多,平均分子量降低,与单纯水热裂解相比,脱水后稠油的降粘率从29.17％增至52.08％,复合反应后含水稠油降粘率达95.83％。;而复合反应对现河稠油降粘的效果不明显,脱水后稠油的降粘率仅从21.25％提高至23.75％。
对复合反应后河南稠油作红外、元素分析,结果发现:在相同反应条件下,预氧化稠油与未氧化稠油相比,由于引入了含氧基团,生成了更多可产生自由基的化学键,从而具有较高的裂解活性。催化剂、助剂碱NaOH、高温水都一定程度上促进了预氧化稠油的裂解。